片U6的3脚，电容C40另一端接微电流测量电路参考地，电阻R21另一端分别接电阻R20 —端、运放U3的2脚，电阻R20另一端分别接电阻R16、电阻R17、电阻R22、电容C18、电阻R28的一端，电阻R16另一端分别接电容C13 —端、运放U1的6脚，电容C13另一端分别接电阻R17另一端、运放U1的2脚，运放U1的7脚接+V1，运放U1的4脚接-VI，运放U1的8脚通过电容C14接微电流测量电路参考地，运放U1的1脚通过电容C15接微电流测量电路参考地，运放U1的5脚接微电流测量电路参考地，电容C18另一端接微电流测量电路参考地，电阻R22另一端分别接电阻R23的一端、运放U4的3脚，电阻R23另一端接微电流测量电路参考地，运放U4的7脚接+V4，运放U4的4脚接-V4，运放U4的8脚通过电容C16接微电流测量电路参考地，运放U4的1脚接电容C17 —端，电容C17另一端接微电流测量电路参考地，运放的5脚接微电流测量电路参考地，运放U4的2脚分别接电阻R24 —端、电阻R25 —端，电阻R25另一端分别接U4的6脚、电阻R35 —端、稳压管Dz2负极，稳压管Dz2正极和电阻R24另一端接微电流测量电路参考地，电阻R35另一端分别接电容C39 —端、芯片U6的2脚，电容C39另一端接微电流测量电路参考地，芯片U6的10脚接Vref5V，芯片U6的9脚分别接电阻R39 —端、电容C19正极、电容C21正极、基准U11的K端及+5V端，电阻R39另一端接+9V端，电容C19、电容C21的另一端及基准U11的A端分别接微电流测量电路参考地，芯片U6的1脚接接插件J2的2脚C0NV，芯片U6的8脚接接插件J2的3脚SCK，芯片U6的7脚接接插件J2的4脚SD0，芯片U6的6脚接接插件J2的5脚SDI，芯片U6的4脚接微电流测量电路参考地，芯片U6的5脚与接插件J2的7脚相连后接数字地DGND，电容Cx一端接微电流测量电路参考地，另一端接数字地DGND，接插件J2的6脚XZ接光耦U8的4脚，光耦U8的3脚接数字地DGND，光耦U8的1脚接+5V端，光耦U8的2脚通过电阻R31分别接电阻R33 —端、运放U5的7脚，电阻R33另一端分别接电阻R28的另一端、电容C37 —端、运放U5的5脚，电容C37的另一端接微电流测量电路参考地，运放U5的6脚分别接电阻R41 —端、电阻R30 —端，电阻R30另一端接微电流测量电路参考地，电阻R41另一端通过电阻R29接Vref5V，模块电源M2的1脚与电容C24 —端相连后接+24V，模块电源M2的2脚与电容C24另一端相连后接+24V参考地GND，电容C22与电容C23并联，模块电源M2的6脚接电容C22正极并作为供电端+12V，模块电源M2的4脚与电容C22负极相连后接微电流测量电路参考地，模块电源M3的1脚与电容C26 —端相连后接+24V，模块电源M3的2脚与电容C26另一端相连后接+24V参考地GND，模块电源M3的6脚分别接电容C25正极、二极管D1、D2、D3、D4正极并作为供电端+9V，模块电源M3的4脚与电容C25负极相连后接微电流测量电路参考地，二极管D1的负极接电容C27 —端并作为供电端+V1，二极管D2的负极接电容C28 —端并作为供电端+V2，二极管D3的负极接电容C29 —端并作为供电端+V3，二极管D4的负极接电容C30 —端并作为供电端+V4，电容C27、C28、C29、C30的另一端相连后接微电流测量电路参考地，模块电源Ml的1脚与电容C32 —端相连后接+24V，模块电源Ml的2脚与电容C32另一端相连后接+24V参考地GND，模块电源Ml的4脚分别接电容C31负极、二极管D5、D6、D7、D8负极并作为供电端_9V，模块电源Ml的6脚与电容C31正极相连后接微电流测量电路参考地，二极管D5的正极接电容C33 —端并作为供电端-VI，二极管D6的正极接电容C34 —端并作为供电端-V2，二极管D7的正极接电容C35 —端并作为供电端-V3，二极管D8的正极接电容C36 —端并作为供电端-V4，电容C33、C34、C35、C36的另一端相连后接微电流测量电路参考地，J3的4脚接+24V，J3的1脚接+24V参考地GND。3.一种高精度真空管真空度测试仪的测试方法，其特征在于:单片控制电路中，主要包括通讯部分、微电流软件测量设定部分、微电流采集检测部分和控制程序；真空管负载分别与真空管真空度测试仪电路中的30KV高压直流电源电路和微电流测量电路连接；上位机与真空管真空度测试仪电路中的单片控制电路连接； 在通讯部分中，主要包括单片机1和单片机2，触控屏与单片机1之间采用RS485通讯方式，单片机1与单片机2之间采用SPI串行外设接口通讯总线，单片机2与上位机之间采用RS232通讯方式；其中单片机1用于触控屏与单片机2之间的数据传输，单片机2为测试仪的控制单元；RS485通讯参数设置为波特率19200bps，数据位8，停止位1，无校验；SPI串行外设接口是一种高速的全双工同步通讯总线，单片机1与单片机2通过四根线连接，这种方式有效的解决了触控屏发送的指令和上位机发送的指令之间的互相干扰问题，并将电源区分为近距离本控即触控屏控制和远程外控即上位机控制两种独立的工作方式；RS232通讯参数设置为波特率19200bps，数据位8，停止位1，偶校验，通讯协议为MODBUS-RTU串行通讯协议； 在微电流软件测量的本控设定部分，触控屏界面上可设定输出高压值和高压延时时间，这两个数据通过RS485通讯传输到单片机1，单片机1通过SPI通讯传输到单片机2，单片机2为控制执行单元，通过设定DAC7614-12位数模转换将数字量转换为模拟量来设定所需电压值，高压延时时间通过单片机2中的定时器控制完成；电压值为真空度测试仪要输出的高压，高压延时时间为高压到达稳定值后维持的时间；同时，触控屏设置的参数，由单片机2通过RS232传输到上位机界面；在微电流软件测量的外控设定部分，上位机上安装的上位机软件可设定输出高压值、高压延时时间，采集间隔时间，这些数据通过RS232通讯直接传输到单片机2，完成设定DAC7614和定时器的设置；该电压值为真空度测试仪要输出的高压，高压延时时间为高压到达稳定值后维持的时间，采集间隔时间为高压启动后采集的20个微电流中每个微电流之间的时间间隔，通过设定采集时间间隔，可找到采集的微电流峰峰值，以及微电流的整个测量过程的曲线； 在微电流采集检测部分，所测量的微电流范围为10nA~l.5mA，由于微电流的数量级差别较大，因此采集微电流值主要使用ADC1865-16位双通道模数转换器采集芯片完成，再由单片机2控制ADC1865的10 口，通过高速光纤通讯传输控制，从而隔离高压端与单片机端，防止干扰单片机通讯和测量;ADC1865基准为5V，采样转换电路将微电流值分为两部分采集，以保证采集值精度；ADC1865的CH0通道采集10nA~10uA范围的微电流值，CH1通道采集10uA~l.5mA范围的微电流值； 在微电流软件测量流程中，开始上电后，单片机程序初始化，上位机设置电压值，采集间隔时间，测量延时时间；测量开始后，首先按照所设定的采集间隔时间读取20个微电流值，然后单片机读取由高压反馈回来的90%电压值状态位，判断实际输出是否达到设定值的90%，当输出电压达到设定值的90%后，单片机2即按照设定的高压延时时间维持输出设定的高压，在延时结束之前，读取微电流稳态值，并将数据传回上位机，延时结束后，高压关闭，测量结束；当在测量过程中，如果实际输出高压值没有达到设定值的90%时，高压输出将直接被关闭，同时测量数据返回一个固定的错误数值。
【专利摘要】本发明涉及一种高精度真空管真空度测试仪及测试方法。微电流测量电路通过高精度的微电流采样，将采集到的微电流值，按其量级分为两个通道，并经高精度组合运算放大，分别输出给AD数模转换电路的两个输入端，通过读取对应输入端电压，高精度AD数模转换电路将模拟电压转换为数字量，通过光纤隔离电路I及光纤隔离电路II传到单片控制电路，单片控制电路发送微电流值到触控屏，经触控屏转换将对应气压和电流变化曲线显示在屏上。另外，在无被测件时，微电流测量电路中的自检电路可有模拟出一个测量信号，用于判别微电流测量电路是否正常。可完全替代国外同类产品，大大降低企业的采购成本；测量的速度快，测量精度高，测量错误率极低，测量范围宽。
【IPC分类】G01L21/00
【公开号】CN105403355
【申请号】CN201510918221
【发明人】周瑞彬
【申请人】东文高压电源（天津）股份有限公司
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年12月10日